JPH0633193A - 耐食高強度材料 - Google Patents
耐食高強度材料Info
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- JPH0633193A JPH0633193A JP4190491A JP19049192A JPH0633193A JP H0633193 A JPH0633193 A JP H0633193A JP 4190491 A JP4190491 A JP 4190491A JP 19049192 A JP19049192 A JP 19049192A JP H0633193 A JPH0633193 A JP H0633193A
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Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に海水中で使用される部材に適する耐食高
強度材料に関する。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．
１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｃｒ：１７〜１９
％、Ｎｉ：４．５〜７．５％、Ｍｏ：０．５〜３％、Ａ
ｌ：０．１〜０．３％、Ｎｂ：０．０５〜０．３％及び
残部が実質的にＦｅよりなり、マルテンサイト＋オース
テナイト＋フェライト相を有する金属組織で海水中で優
れた腐食疲労強度を有してなる耐食高強度材料。
強度材料に関する。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．
１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｃｒ：１７〜１９
％、Ｎｉ：４．５〜７．５％、Ｍｏ：０．５〜３％、Ａ
ｌ：０．１〜０．３％、Ｎｂ：０．０５〜０．３％及び
残部が実質的にＦｅよりなり、マルテンサイト＋オース
テナイト＋フェライト相を有する金属組織で海水中で優
れた腐食疲労強度を有してなる耐食高強度材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐食高強度材料に関し、
特に海水中での疲労強度と耐エロージョン性が優れてい
て、海水中で使用される舶用材料、ポンプ用インペラ、
ケーシング、高速艇用水中翼材料などに有利に適用され
る同材料に関する。
特に海水中での疲労強度と耐エロージョン性が優れてい
て、海水中で使用される舶用材料、ポンプ用インペラ、
ケーシング、高速艇用水中翼材料などに有利に適用され
る同材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、舶用プロペラなどの耐海水用
材料には耐食性の優れた銅合金が使用されているが、そ
の中でもっとも多く使用されているのはニッケル・アル
ミニウム青銅である。しかし、銅合金の中でも耐エロー
ジョン性が優れているニッケル・アルミニウム青銅で
も、船舶が高速化した現在、プロペラ翼端にエロージョ
ン損傷を生じ、補修又は取替え換装しなければならない
状態である。そして、このようなエロージョンはポン
プ、インペラ、ランナ、水中翼でも発生する。そのた
め、耐エロージョン性の優れた材料が望まれていた。
又、プロペラ、ポンプ用インペラなどの機器では高性
能、軽量化が強く要求されており、これに答えるために
は海水中での高い腐食疲労強度と現用材より高い強度を
具備する材料が必要であった。
材料には耐食性の優れた銅合金が使用されているが、そ
の中でもっとも多く使用されているのはニッケル・アル
ミニウム青銅である。しかし、銅合金の中でも耐エロー
ジョン性が優れているニッケル・アルミニウム青銅で
も、船舶が高速化した現在、プロペラ翼端にエロージョ
ン損傷を生じ、補修又は取替え換装しなければならない
状態である。そして、このようなエロージョンはポン
プ、インペラ、ランナ、水中翼でも発生する。そのた
め、耐エロージョン性の優れた材料が望まれていた。
又、プロペラ、ポンプ用インペラなどの機器では高性
能、軽量化が強く要求されており、これに答えるために
は海水中での高い腐食疲労強度と現用材より高い強度を
具備する材料が必要であった。
【０００３】上記要望に答え、銅合金に代わる耐海水用
ステンレス鋼が提案されているが、プロペラなどの高い
繰返し荷重を受ける部材としては耐食性、腐食疲労強度
などが不十分であった。
ステンレス鋼が提案されているが、プロペラなどの高い
繰返し荷重を受ける部材としては耐食性、腐食疲労強度
などが不十分であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、かつ上記技術的要望に応じ、海水中で使用され
る鋳物材、特に舶用プロペラなどの大型鋳物材に、高い
機械的強度、靱性、耐食性、腐食疲労強度および耐エロ
ージョン性を付与した耐食高強度材料を提供しようとす
るものである。
に鑑み、かつ上記技術的要望に応じ、海水中で使用され
る鋳物材、特に舶用プロペラなどの大型鋳物材に、高い
機械的強度、靱性、耐食性、腐食疲労強度および耐エロ
ージョン性を付与した耐食高強度材料を提供しようとす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は重量％で、Ｃ：
０．０６％以下、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．
１〜３％、Ｃｒ：１７〜１９％、Ｎｉ：４．５〜７．５
％、Ｍｏ：０．５〜３％、Ａｌ：０．１〜０．３％、Ｎ
ｂ：０．０５〜０．３％及び残部が実質的にＦｅよりな
り、マルテンサイト＋オーステナイト＋フェライト相を
有する金属組織で海水中で優れた腐食疲労強度を有して
いることを特徴とする耐食高強度材料である。
０．０６％以下、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．
１〜３％、Ｃｒ：１７〜１９％、Ｎｉ：４．５〜７．５
％、Ｍｏ：０．５〜３％、Ａｌ：０．１〜０．３％、Ｎ
ｂ：０．０５〜０．３％及び残部が実質的にＦｅよりな
り、マルテンサイト＋オーステナイト＋フェライト相を
有する金属組織で海水中で優れた腐食疲労強度を有して
いることを特徴とする耐食高強度材料である。
【０００６】本発明の耐食高強度材料はＣｒを１７〜１
９％（重量％、以下同じ）含有するステンレス鋳鋼でマ
ルテンサイト相主体であるため、現用銅合金より硬さが
高く、海水中の耐エロージョン性が優れている。又、海
水中腐食疲労強度も、耐食性良好で引張強さが高いた
め、現用材のアルミニウム青銅の約１．５倍以上高い。
したがって、現用材より小型、軽量、高効率な舶用プロ
ペラなどの製作が可能である。
９％（重量％、以下同じ）含有するステンレス鋳鋼でマ
ルテンサイト相主体であるため、現用銅合金より硬さが
高く、海水中の耐エロージョン性が優れている。又、海
水中腐食疲労強度も、耐食性良好で引張強さが高いた
め、現用材のアルミニウム青銅の約１．５倍以上高い。
したがって、現用材より小型、軽量、高効率な舶用プロ
ペラなどの製作が可能である。
【０００７】
【作用】耐食高強度舶用材料として要求される性質は良
好な耐食性であり、本発明ではこのために水車などに使
用されている１２％Ｃｒ系ステンレスや高強度材として
の１５〜１７％Ｃｒ系の１７−４ＰＨ鋼（ＪＩＳ ＳＵ
Ｓ６３０）などよりＣｒ量を多く含有させ、耐食性を向
上させると共に孔食防止のためにＭｏを添加しているも
のである。
好な耐食性であり、本発明ではこのために水車などに使
用されている１２％Ｃｒ系ステンレスや高強度材として
の１５〜１７％Ｃｒ系の１７−４ＰＨ鋼（ＪＩＳ ＳＵ
Ｓ６３０）などよりＣｒ量を多く含有させ、耐食性を向
上させると共に孔食防止のためにＭｏを添加しているも
のである。
【０００８】又、高い腐食疲労強度を得るには良好な耐
食性の上に３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の耐力と９０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の引張強さが必要であり、このためには金
属組織がマルテンサイト相主体であることが必要であ
る。１８％Ｃｒ−８％Ｎｉステンレス鋼（オーステナイ
ト系）や２５％Ｃｒ系の二相合金では強度が不足する。
食性の上に３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の耐力と９０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の引張強さが必要であり、このためには金
属組織がマルテンサイト相主体であることが必要であ
る。１８％Ｃｒ−８％Ｎｉステンレス鋼（オーステナイ
ト系）や２５％Ｃｒ系の二相合金では強度が不足する。
【０００９】耐エロージョン性を向上させるため、Ｘ線
測定で１０〜３５％残留オーステナイト相を残して加工
硬化による耐エロージョン性改善を図った。又、溶接性
保持のためには少量のフェライト相残留があるように化
学成分を調節した。
測定で１０〜３５％残留オーステナイト相を残して加工
硬化による耐エロージョン性改善を図った。又、溶接性
保持のためには少量のフェライト相残留があるように化
学成分を調節した。
【００１０】このように、高強度を得るためには、マル
テンサイト相、耐エロージョン性のために残留オーステ
ナイト相、溶接性保持のためにフェライト相の３相組織
が耐食高強度材料を得るためには必要である。この際、
オーステナイト相の加工硬化による耐エロージョン性及
び耐力の向上のためにはオーステナイト相を１０〜３５
％、良好な溶接性を付与するためにはフェライト相を５
〜１０％存在するようにすることが好ましい。
テンサイト相、耐エロージョン性のために残留オーステ
ナイト相、溶接性保持のためにフェライト相の３相組織
が耐食高強度材料を得るためには必要である。この際、
オーステナイト相の加工硬化による耐エロージョン性及
び耐力の向上のためにはオーステナイト相を１０〜３５
％、良好な溶接性を付与するためにはフェライト相を５
〜１０％存在するようにすることが好ましい。
【００１１】本発明は１７〜１９％のＣｒを含むステン
レス鋳鋼であり、炭化物が腐食疲労強度低下をもたら
し、有害成分であるため、Ｃ量をできるだけ低下させる
と共にＮｂでＣを固定した。又、溶解上生じるＯ2 増加
についてはＳｉ，Ｍｎと共にＡｌで強制脱酸して非金属
介在物を減少させた。
レス鋳鋼であり、炭化物が腐食疲労強度低下をもたら
し、有害成分であるため、Ｃ量をできるだけ低下させる
と共にＮｂでＣを固定した。又、溶解上生じるＯ2 増加
についてはＳｉ，Ｍｎと共にＡｌで強制脱酸して非金属
介在物を減少させた。
【００１２】次に本発明ステンレス鋳鋼の成分限定理由
を述べる。 Ｃ：Ｃｒ炭化物を生成して、粒界に析出して海水中の耐
食性を低下させるので、その含有量を０．０６％以下と
する。 Ｓｉ：溶解時の脱酸剤として０．１％以上含まれるが、
２％を越えると脆化をもたらすので上限を２％とする。 Ｍｎ：Ｓｉと同様脱酸剤として０．１％以上の添加が必
要であるが３％を越えると脆化するので上限を３％にす
る。 Ｃｒ：海水中の耐食性を向上させる重要成分であり、Ｃ
ｒ量が増加する程耐食性は向上する。良好な耐食性を保
持するには１７％以上が必要である。しかし、１９％を
越えるとδフェライトが増加し、引張強さ、衝撃値が低
下するのでその成分範囲を１７〜１９％に限定する。 Ｎｉ：オーステナイト生成元素で靱性および溶接性向上
のためには４．５％以上のＮｉが必要である。一方、Ｎ
ｉ量が７．５％を越えると残留オーステナイト量が、増
えて耐力および引張強さが低下し、目的とする腐食疲労
強度が得られないので、その成分範囲を４．５〜７．５
％に限定する。 Ｍｏ：Ｃｒと共存して海水などの腐食環境で孔食防止に
有効な元素で、その効果を発揮させるには０．５％以上
の添加が必要である。しかし、３％を超えると、逆に脆
化しやすく腐食疲労強度も低下するのでその上限を３％
とする。 Ｎｂ：ＮｂはＣをＮｂ炭化物として固定して耐食性低下
の原因となるＣｒ炭化物の析出を抑制し、耐食性向上に
効果がある。その効果を発揮するには０．０５％以上の
添加が必要で０．３％を越えると大型材の場合、偏析し
衝撃値が低下するので上限を０．３％とする。 Ａｌ：脱酸剤として効果的な元素で脱酸作用のためには
０．１％が必要である。しかし、０．３％を越えると酸
化物を生成しやすくなるので上限を０．３％とした。
を述べる。 Ｃ：Ｃｒ炭化物を生成して、粒界に析出して海水中の耐
食性を低下させるので、その含有量を０．０６％以下と
する。 Ｓｉ：溶解時の脱酸剤として０．１％以上含まれるが、
２％を越えると脆化をもたらすので上限を２％とする。 Ｍｎ：Ｓｉと同様脱酸剤として０．１％以上の添加が必
要であるが３％を越えると脆化するので上限を３％にす
る。 Ｃｒ：海水中の耐食性を向上させる重要成分であり、Ｃ
ｒ量が増加する程耐食性は向上する。良好な耐食性を保
持するには１７％以上が必要である。しかし、１９％を
越えるとδフェライトが増加し、引張強さ、衝撃値が低
下するのでその成分範囲を１７〜１９％に限定する。 Ｎｉ：オーステナイト生成元素で靱性および溶接性向上
のためには４．５％以上のＮｉが必要である。一方、Ｎ
ｉ量が７．５％を越えると残留オーステナイト量が、増
えて耐力および引張強さが低下し、目的とする腐食疲労
強度が得られないので、その成分範囲を４．５〜７．５
％に限定する。 Ｍｏ：Ｃｒと共存して海水などの腐食環境で孔食防止に
有効な元素で、その効果を発揮させるには０．５％以上
の添加が必要である。しかし、３％を超えると、逆に脆
化しやすく腐食疲労強度も低下するのでその上限を３％
とする。 Ｎｂ：ＮｂはＣをＮｂ炭化物として固定して耐食性低下
の原因となるＣｒ炭化物の析出を抑制し、耐食性向上に
効果がある。その効果を発揮するには０．０５％以上の
添加が必要で０．３％を越えると大型材の場合、偏析し
衝撃値が低下するので上限を０．３％とする。 Ａｌ：脱酸剤として効果的な元素で脱酸作用のためには
０．１％が必要である。しかし、０．３％を越えると酸
化物を生成しやすくなるので上限を０．３％とした。
【００１３】
【実施例】次に本発明材につきその実施例を比較例と共
に説明する。表１および表２は本発明材、比較材、現用
材の化学成分を示す。供試材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は本発
明材、供試材Ｎｏ．５〜Ｎｏ．１０は比較材、Ｎｏ．１
１および１２は現在、海水中で使用されている銅合金の
ニッケル・アルミニウム青銅（現用材と略称する）であ
る。又、これら供試材の機械的性質、金属組織海水中腐
食疲れ強さおよび耐エロージョン減量を本発明材、比較
材、現用材と共に表３に示す。
に説明する。表１および表２は本発明材、比較材、現用
材の化学成分を示す。供試材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は本発
明材、供試材Ｎｏ．５〜Ｎｏ．１０は比較材、Ｎｏ．１
１および１２は現在、海水中で使用されている銅合金の
ニッケル・アルミニウム青銅（現用材と略称する）であ
る。又、これら供試材の機械的性質、金属組織海水中腐
食疲れ強さおよび耐エロージョン減量を本発明材、比較
材、現用材と共に表３に示す。
【００１４】腐食疲労試験はウェラー式回転曲げ疲労試
験機を用い、試験片直径６．０ｍｍ、回転数３，４５０
ｒｐｍ、試験繰返数２×１０7 回、試験液は天然海水を
使用し、試験温度は常温で試験した。
験機を用い、試験片直径６．０ｍｍ、回転数３，４５０
ｒｐｍ、試験繰返数２×１０7 回、試験液は天然海水を
使用し、試験温度は常温で試験した。
【００１５】エロージョン試験は超音波エロージョン試
験機を使用し、振動数は６．５ＫＨｚ、振巾９５μｍ、
試験液は海水、試験温度２５℃、試験時間２時間の条件
で試験した。
験機を使用し、振動数は６．５ＫＨｚ、振巾９５μｍ、
試験液は海水、試験温度２５℃、試験時間２時間の条件
で試験した。
【００１６】化学成分が本発明成分外のＮｏ．５〜Ｎ
ｏ．１０供試材の海水中腐食疲れ強さは２３ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下と本発明のＮｏ．１〜Ｎｏ．４材の２９〜３１
ｋｇｆ／ｍｍ2 に比較して低いことが分る。又、本発明
材は現用材のニッケル・アルミニウム青銅材（Ｎｏ．１
１およびＮｏ．１２）の１８ｋｇｆ／ｍｍ2 と比較して
１．５倍と優れているため、設計応力が高くとれ、プロ
ペラなどの薄肉、軽量化に大きく貢献できることが分
る。
ｏ．１０供試材の海水中腐食疲れ強さは２３ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下と本発明のＮｏ．１〜Ｎｏ．４材の２９〜３１
ｋｇｆ／ｍｍ2 に比較して低いことが分る。又、本発明
材は現用材のニッケル・アルミニウム青銅材（Ｎｏ．１
１およびＮｏ．１２）の１８ｋｇｆ／ｍｍ2 と比較して
１．５倍と優れているため、設計応力が高くとれ、プロ
ペラなどの薄肉、軽量化に大きく貢献できることが分
る。
【００１７】海水中の耐エロージョン性に影響する因子
としては耐食性、硬さだけでなく金属組織も大きな影響
があり、特にステンレス鋼系のオーステナイト相は加工
効果のため、耐エロージョン性を改善する働きがある。
又、本発明材は水車ランナなどに使用されるマルテンサ
イト相の１２％Ｃｒ系とは異なり、マルテンサイト系の
特徴である高強度を保ちながら残留オーステナイト相を
残して、耐エロージョン性を改善したものである。又、
高強度材でありながら良好な溶接性を保持するためフェ
ライト相を残留させてマルテンサイト相＋オーステナイ
ト相＋フェライト相の３相組織にして耐食高強度舶用プ
ロペラ材として必要な高い引張強さ、腐食疲労強度、良
好な耐食性および溶接性を具備させたものである。
としては耐食性、硬さだけでなく金属組織も大きな影響
があり、特にステンレス鋼系のオーステナイト相は加工
効果のため、耐エロージョン性を改善する働きがある。
又、本発明材は水車ランナなどに使用されるマルテンサ
イト相の１２％Ｃｒ系とは異なり、マルテンサイト系の
特徴である高強度を保ちながら残留オーステナイト相を
残して、耐エロージョン性を改善したものである。又、
高強度材でありながら良好な溶接性を保持するためフェ
ライト相を残留させてマルテンサイト相＋オーステナイ
ト相＋フェライト相の３相組織にして耐食高強度舶用プ
ロペラ材として必要な高い引張強さ、腐食疲労強度、良
好な耐食性および溶接性を具備させたものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【発明の効果】本発明の耐食高強度材は現用銅合金に比
較して、海水中の腐食疲労強度が高いことおよび耐エロ
ージョン性が優れていることを特徴としており、この他
機械的性質および衝撃値においても現用銅合金材より優
れている。したがって、本発明の耐食高強度材で舶用プ
ロペラなどの海用構造物を製作すれば軽量かつ高効率化
が可能となるので工業的にきわめて有用である。
較して、海水中の腐食疲労強度が高いことおよび耐エロ
ージョン性が優れていることを特徴としており、この他
機械的性質および衝撃値においても現用銅合金材より優
れている。したがって、本発明の耐食高強度材で舶用プ
ロペラなどの海用構造物を製作すれば軽量かつ高効率化
が可能となるので工業的にきわめて有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：
０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｃｒ：１７〜
１９％、Ｎｉ：４．５〜７．５％、Ｍｏ：０．５〜３
％、Ａｌ：０．１〜０．３％、Ｎｂ：０．０５〜０．３
％および残部が実質的にＦｅよりなり、マルテンサイト
＋オーステナイト＋フェライト相を有する金属組織で海
水中で優れた腐食疲労強度を有していることを特徴とす
る耐食高強度材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190491A JPH0633193A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐食高強度材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190491A JPH0633193A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐食高強度材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633193A true JPH0633193A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16258982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4190491A Withdrawn JPH0633193A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 耐食高強度材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633193A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972489A (en) * | 1995-07-18 | 1999-10-26 | Nichias Corporation | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor |
| JP2005307943A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Hirotoshi Baba | 羽根車 |
| CN108624809A (zh) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | 优良的耐海水腐蚀、抗疲劳性能及抗环境脆性的超高强度钢板及其制造方法 |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP4190491A patent/JPH0633193A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972489A (en) * | 1995-07-18 | 1999-10-26 | Nichias Corporation | Porous inorganic material and metal-matrix composite material containing the same and process therefor |
| JP2005307943A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Hirotoshi Baba | 羽根車 |
| CN108624809A (zh) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | 优良的耐海水腐蚀、抗疲劳性能及抗环境脆性的超高强度钢板及其制造方法 |
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